инфляционной Вселенной

Главная - Астрономия, авиация, космонавтика - инфляционной Вселенной

В принципе, наверное, можно построить сколько угодно разных «сценариев» эволюции Вселенной. Но претендовать на серьезное признание могут лишь те из них, которые способны установить причинную связь между прошлым и теперішнім.

Как известно, в XX веке была разработана теория горячей Вселенной, которая расширяется, согласно которой формирование его современной структуры було следствием расширения начальной надщільної и надгарячої плазмы. Однако при разработке моделей разных стадий расширения ученые столкнулись а целым рядом трудностей и загадок. Некоторые свойства современной Вселенной явным образом противоречили теоретическим предположениям о предыдущих фазах его эволюции.

О каких же свойствах мироздания, которые не вкладываются в сценарий горячей расширяемой Вселенной, идет речь? Прежде всего об однородности и ізотропію. В современной Вселенной свойства любых его довольно больших участков приблизительно одинаковые, а все пространственные направления равноправные. Тем не менее в пределах теории Вселенной, которая расширяется, это обстоятельство оказывается крайне загадочной. На самом деле, в мире, в котором мы живем, жодні физические взаимодействия не могут распространяться со скоростью, большей за скорость света. Из этого, между прочим, вытекает очень важный вывод: непосредственно наблюдаемая нами участок Вселенной всегда конечный, в ней существует «горизонт», вне который мы несостоятельны зазирнути. Объекты, расположенные за этим «горизонтом», находятся от нас на таких огромных расстояниях, которые электромагнитные волны не успели преодолеть их за то время, в течение которого наша Вселенная существует.

Имело того, во Вселенной есть такие точки, которые находятся одна от одной на расстояниях, которые превышают отдаленность оптического «горизонта». Между ними не может быть ни одной причинной зависимости. Образно говоря, одна из подобных точек не может «знать», что происходит в другой. Нетрудно подсчитать, что к таким «независимым» точкам можно отнести, например, точки, расположенные на границах наблюдаемой части Вселенной, которые отдалены одна от одной на угловое расстояние, большее за 30°.

Вместе с тем наблюдения показывают, что материя, которая содержится возле границ наблюдаемой Вселенной, везде имеет приблизительно одинаковые свойства. Как такое могло произойти, когда во Вселенной, которая равномерно расширяется, нет и не может быть ни одного механизма, способного выравнивать неоднородности на расстояниях, которые превышают расстояние оптического «горизонта»? Возникает и такой вопрос: как согласовать однородность Вселенной в больших масштабах с наличием в нем многочисленного количества «сгущений» - галактик? И как появились те первичные неоднородности, которая из них эти звездные острова образовались?

Еще одна загадка связана с так называемой критической плотностью вещества, значение которой (3 10~29 г/см3) вытекает из уравнение общей теории относительности. Если средняя плотность большая за критическую, то расширение Вселенной со временем должно измениться сжиманием. В том же разе, когда средняя плотность меньше критической или равняется ей, расширение Вселенной будет длиться неограниченно. При этом в последнем случае пространство Вселенной не искривлено, и геометрия такого мира близкая к евклидовой геометрии на плоскости. Понимать это следует не так, что чотиривимірний «пространство - время» теории относительности е плоским, а что определенные его сечения плоскостями имеют евклидовую геометрию.

Фактическая средняя плотность вещества в нашей Вселенной (если не учитывать возможности существования массы покоя в нейтрино) есть очень близкой к критическому значению. Подобное совпадение воображается довольно дивним.

І еще: чему пространство, в котором мы живем, имеет три измерений - не больше и не меньше? Ныне разрабатываются разные теории, согласно которым мы на самом деле живем в просторные со значительно большим количеством измерений. Однако во всех направлениях, кроме трех взаимно перпендикулярных - X, У і Z, наше пространство «свернуто», «скомпактифіко'вано». В связи с этим наше пространство воображается нам трехмерным, а мы можем перемещаться в нем только в трех направлениях. Но вопрос о том, чему пространство «свернулся» именно таким, а не каким-то иным образом, остается без ответа.

Є й другие вопросы, например: что было до начала расширения, к начальному моменту £=0? Другими словами: из чего наша Вселенная образовалась?

Попытки найти ответы на все эти вопросы и установить причинную связь между предполагаемым начальным станом Вселенной и ее современными свойствами путем формально-логических выводов из классического «сценария» горячей Вселенной, которая расширяется, к успеху не привели.

Или не означает это, что такой «сценарий» должен быть забракован? Однако не следует забывать о том, что связь прошлого и будущего в реальном мире имеет диалектический характер. Это означает, что эволюция материи совсем не обязательно должна проходить плавно и постепенно - в процессе развития любой материальной системы могут происходить глубокие качественные прыжки. Не было ли такого «прыжка» в истории нашей Вселенной?Последними годами ряд физиков-теоретиков занялись разработкой довольно необыкновенной теории: цель ее заключается в том, чтобы выяснить физическую природу того «прыжка», о котором идет речь. В основу этой теории положенное предположение о том, что Вселенная возникла вследствие квантовой флюктуации вакуума.